Материал: Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи XXI века. Шелякин В.П., Пархомен Г.А

Расчет главных размеров

Воронежский государственный технический университет

62

УДК 621.313

П.А. Агарков, С.А. Белозоров

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАДАНИЯ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ НА КАРТИНУ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПОСТОЯННОГО МАГНИТА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ В CAE СИСТЕМАХ

Рассматриваются особенности моделирования магнитов различных форм с учётом количества полюсов с помощью граничных условий второго рода

За последнее десятилетие при проектировании различных устройств все чаще используют программные продукты, позволяющие создавать компьютерные модели. В моделях реализуют наглядное изображение сложных физических процессов, что значительно облегчает процесс проектирования.

ВCAE системах возможна реализация различных физических процессов. Одной из задач, рассматриваемых в данных системах, является магнитостатика. Актуальным направлением в этой отрасли считается моделирование постоянных магнитов различной конфигурации.

Используя CAE систему Elcut, можно существенно облегчить процесс проектирования устройств, включающих в свою конструкцию постоянные магниты.

Вданной статье будет рассмотрено влияние задания граничных условий на картину магнитного поля в целом. Она будет меняться в зависимости от выбора граничных условий. На практике, распределение магнитно-силовых линий зависит от способа намагничивания.

Всравнение будут приводиться 2 варианта условий: с помощью задания магнитной проницаемости и коэрцитивная силы, через токовый слой на поверхности магнита (граничное условие второго рода). Для наглядности результаты будут визуализированы.

Задачей Неймана (граничное условие второго рода) является тот случай, когда требуется найти решение уравнения в некоторой области пространства, на границе которой внешняя нормальная производная имеет значение отличное от нуля.

Применяя различные способы задания граничных условий к решению задач магнитостатики, в частности, при моделировании

63

магнитного поля постоянного магнита, следует отметить, что для моделирования необходимо знать параметры магнита, такие как коэрцитивная сила и остаточная намагниченность .

Зная коэрцитивную силу, нетрудно найти из выражения магнитную проницаемость μ магнита.

Рассмотрим моделирование призматических двухполюсных магнитов. Такой вид магнитов является одним из распространенных, так как имеет относительно простую конструкцию и широкий спектр применения.

I II

Рис. 1. Картина магнитного поля призматического двухполюсного магнита, при использовании двух видов условий

(I - при помощи задания свойств материала, II - задача Неймана)

На рис. 1 представлены картины магнитных силовых линий призматического магнита для двух способов моделирования. Картины поля абсолютно одинаковы, поэтому делаем вывод, что для данного вида магнита способ его задания в модели не влияет на конечный результат.

На рис. 2 представлены картины магнитных силовых линий кольцевых двухполюсных магнитов.

64

I II

Рис. 2. Картина магнитного поля кольцевого двухполюсного магнита

Рассмотрев рис. 2, сделаем вывод: применение задачи Неймана при моделировании кольцевых магнитов позволяет получить правильный результат. Очевидно, что результат ее решения говорит об уместном способе задания граничных условий, так как она учитывает потоки рассеяния внутри кольца.

Рассмотрим моделирование сегментных магнитов (рис. 3).

I II

Рис.3. Картина магнитного поля сегментного двухполюсного магнита

Исходя из результата опыта, изображенного на рис. 3, следует

65